信息技術與化學教學深度融合運行機制的構建

汪圣波

摘 要：信息技術和高中化學課堂教學深度融合，能更好地優化教學，達到教與學的雙贏。文章基于信息技術與高中化學教學深度融合的特征分析、接口分析、教學模式分析，對傳統教學存在的問題、信息技術與化學課堂深度融合的優勢、深度融合過程中的教學應用實例等進行了系統探討和分析，以建構信息技術與高中化學課堂教學深度融合的運行機制。

關鍵詞：信息技術;高中化學;深度融合;運行機制

教育部《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》工作目標明確提出：教育信息化與學科教學深度融合，引領創新。湖南省《教育信息化2.0行動計劃》提出要實現從專用資源向大資源轉變;從應用融合發展向創新融合發展轉變。化學課程標準強調加強信息技術資源的開發和利用，強化信息技術與化學教學的深度融合，促進教師教學方式和學生學習方式的改變，在化學教學中引入信息化的個性化學習與評價方式;為教師提供多媒體教學設備和軟件，支持教師開發化學學習和教學資源空間，提供師生教學交流、反饋和資源共享的平臺，為學生創造信息化環境下的學習條件。

一、信息技術與高中化學教學深度融合的特征分析

（一）化學教學理念的改變

1.化學教學的知識取向

化學教學的知識取向是“知識為本”，重視化學基礎知識與化學基本技能的教與學，其在內容方面，重視化學學科知識教學。但在教學方法方面，其傳統教學模式奉行教條式的傳授、講解和教誨，學生處在消極接受現成的科學知識及死記硬背的狀態中。這種取向的化學教學，注重化學知識的系統化和結構化，但在學生能力培養及化學知識的個人建構方面，存在較為明顯的缺欠。

2.化學教學的能力取向

為解決知識激增和知識更新加快給學校教育帶來的挑戰，通過科學探究活動來培養學生的問題解決能力成為必然的發展趨勢，培養學生的問題解決能力成為化學教學的一種新取向。“能力為本”是這種化學教學取向的基本理念，即在強調化學基礎知識與化學基本技能的教學的同時，注重對學生過程與方法等能力的培養[1]。

3.化學教學的素養取向

隨著科學技術的社會化、社會的科學技術化以及信息化時代的到來，關注STSE問題成為以科學素養為取向的化學教學的重要特征，培養學生的科學素養成為化學教學改革的目標。核心素養取向的化學教學，其主旨是發展學生的化學學科核心素養，通過信息技術與化學教學深度融合等手段，重視在化學問題解決活動中對學生創新能力的培養。

（二）化學教學方式的改變

傳統教學模式下，教師是教學活動的中心和主導，是知識的傳授者，學生是知識的接受者，媒體技術是教的工具，教材是教的內容，學生成績是教師水平的反映。翻轉課堂應用導學案、教學視頻等，將傳統教學的“先教后學”轉變為“先學后教”。課堂成為學生積極學習、接受個性化教育的主陣地。老師是學生身邊的“教練”，而不是講臺上的“圣人”。翻轉課堂的教學模式是“你要什么知識，我給你”。

智慧課堂基于動態學習數據分析和“云、網、端”的運用，課堂教學模式從觀看視頻轉變為課前預習、測評分析及反饋， 由“先學后教”轉變為“以學定教”，實現教學資源推送智能化、交流互動立體化、評價反饋即時化、決策數據化，建構智慧的學習環境[2]。

（三）化學教學內容的改變

化學教學中國家意志的體現由化學教學大綱轉化成化學課程標準。化學教學內容由知識性內容向智慧性內容轉化;由依賴單一教材向以教材為主、同時輔以豐富的信息化教學資源轉化。

以知識性內容為主的教學就是把知識教給學生，而這些知識是經典的、權威的、不容置疑的。以智慧性內容為主的教學將知識視為教學的材料，是供學生思考和探究的素材，掌握知識本身不是目的，而是實現智慧提升和全面發展的途徑和手段。知識內容觀表現在教學上就是“教教材”，智慧內容觀表現在教學上就是“用教材教”。

課程標準指出，教學要實現從學科知識向學科核心素養為內容的結構化轉化。化學內容結構化主要包括按照化學學科知識之間的邏輯關系組織起來的、尋找知識之間豐富聯系的知識關聯結構化;從學科本原對物質及其變化認識過程概括的認識思路結構化;抽象物質及其變化的本質和認識過程，培養學生化學學科核心素養的核心觀念結構化。為了適應信息化視野下的教材內容的根本性變革，化學課程標準明確提出重視信息資源平臺的建設，促進教學內容的信息化發展，為學生和教師提供豐富的學習資源。

（四）化學教學評價的改變

化學學科核心素養——宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、科學態度與社會責任的提出，反映了社會主義核心價值觀下化學學科的育人價值。其宗旨是讓學生理解結構決定性質、性質決定用途的化學學科內涵，辯證地認識化學，提升化學邏輯思維素養，使學生在高視野和高境界上自我發展。倡導“教、學、評”一體化，實現由“基于化學知識點的教學評價方式”向“基于化學學科核心素養發展的教學評價方式”轉化。

高考化學提出了“一核四層四翼”的考查評價體系，將“立德樹人、服務選才、引導教學”納入其核心功能。其中，立德樹人是根本，服務選才和引導教學是手段。將素質教育目標凝練為“四層”考查內容（核心價值、學科素養、關鍵能力、必備知識）和包括基礎性（基礎扎實）、綜合性（融會貫通）、應用性（學以致用）、創新性（創新意識和創新思維）的“四翼”考查要求。化學學科考試中針對學科素養的考查主要落實在四個方面：化學概念、思維方法、實踐探索、態度責任。化學學科考試引導化學教學朝四個方向發力，考查化學基礎知識，強化學生的化學知識體系的構建。

二、信息技術與高中化學教學深度融合的接口分析

（一）信息技術與化學實驗教學的深度融合

《基礎教育課程改革綱要》指出，要促進信息技術與化學實驗教學深度融合，提高化學實驗教學的有效性。信息技術能細致呈現化學實驗現象、模擬化學實驗，直觀的展示實驗能規范學生的實驗操作，形象而生動的實驗現象能加深學生對重點、難點知識的把握和理解，培養學生的實驗能力。

首先，化學學科教學內容涉及物質的構成要素、結構、性質及變化規律，比較抽象，如高中化學的晶體結構、有機物分子空間結構、同分異構、電化學原理、有機反應類型、膠體的滲析與電泳等內容。而教學者通過信息技術直觀展現原子、離子、分子等微觀形態，模擬演示實驗過程，能夠讓學習者有身臨其境的感覺。

其次，利用信息技術對傳統實驗進行革新，擺脫了傳統常規實驗在演示上的局限性，利用信息技術對錯誤的實驗操作（如氫氣還原氧化銅時先加熱后通氫氣、用啟普發生器制取乙炔、將水加入濃硫酸以稀釋濃硫酸等）后果的模擬實驗探究和化工生產流程實驗（接觸法制硫酸、氨氧化法制硝酸等）的宏觀演示，展現直觀化的實驗過程及現象，有利于學習者學習效率的提高。

最后，有危險性、有毒、有害（硫化氫的性質與制取、氯氣制取實驗、銅與濃硝酸反應實驗等）以及在短時間內無法完成的實驗（膠體的電泳）等，教師可以在實驗前在課堂上播放制作好的視頻，動態性展示實驗的反應過程，提升化學實驗的環保性、安全性和有效性。

（二）信息技術與化學情境教學的深度融合

一是應用生活元素創設問題情境。化學知識與生活具有較為緊密的聯系，在教學過程中，教師應根據教材的內容結合生活元素，創設問題情境。例如，講解“磷”的相關知識時，教師可以為學生播放“鬼火”現象的視頻，引導學生認真觀察“鬼火”發生的環境、顏色等，聯系生活中的“鬼火”現象創設問題情境。在教學過程中，教師可以向學生滲透一定的人體元素構成知識，提升化學教學的有效性。

二是以化學史為素材創設問題情境。化學史能夠直觀地向學生展現化學學科的研究發展歷程，以及科學家在化學研究中的探究精神。在高中化學教學中，以化學史創設問題情境，滲透一定的人文性內容，能夠拓寬學生視野，激發學生學習興趣，培養學生的化學核心素養。

比如在講解“氯氣”的相關知識時，教師可以聯系瑞典化學家舍勒發現氯氣的歷史素材。舍勒發現軟錳礦與鹽酸混合加熱后會生成一種令人窒息的黃綠色氣體，受拉瓦錫的“一切酸中都含有氧”的觀點的影響，他認為這種黃綠色的氣體是一種化合物，并稱它為“氧化鹽酸”。后來英國化學家戴維證明該氣體組成是一種單質，并將其命名為“氯”。聯系化學史的教學能夠加強學生對化學學科知識的認識，培養學生的科學探究精神。

三是以新聞熱點創設問題情境。化學教學過程中，教師以社會新聞或社會熱點等素材創設問題情境，引導學生對新聞熱點進行解讀，對其中的化學知識進行探索，縮短學科知識與社會生活的距離，培養學生的科學態度與社會責任。例如討論如何治理霧霾，有的學生認為可以通過人工降雨來治理;有的學生提出從源頭治理，推廣公共交通，加強清潔能源的使用，減少污染物的排放等。

（三）信息技術與化學微課教學的深度融合

化學學科具有復雜性、抽象性和微觀性等特點。微視頻圍繞某個知識點的重點、難點和疑點內容，利用先進的多媒體技術，結合圖、聲、動、影等多媒體要素，按照認知規律把碎片化學習內容、過程及擴展素材結構化。微課使用方便、內容精煉、知識點突出、重難點明確，學生可以通過智能手機、平板電腦等移動設備進行碎片化、移動化學習。

在教學化學學科中的難點內容，如原電池的工作原理、原子的空間結構和電子繞原子核旋轉、化學鍵的形成、雜化軌道理論等時，教師可以利用文本、圖像、視頻、動畫等多種信息形式結合成的微視頻將抽象微觀的現象以生動形象的宏觀動態向學生展示，把枯燥無味的理論知識變得趣味盎然，這種教學模式能開闊學生的視野，激活學生的思維，提高學生的學習效率。

三、信息技術與高中化學教學深度融合的教學模式分析

在分析探討了信息技術與高中化學課堂教學深度融合的特征和切入口的基礎上，筆者在此提出“創設情境、自主學習、互動探究、拓展學習”的教學模式。

第一，創設有效情境能讓學生在一個真實的問題背景下，學習新知識、新技能，激發學生自主學習的欲望及動力。創設情境教學的引入模式比傳統的直接切入教材內容的講授模式更生動，更富有實效性和針對性。

例如，在“乙烯”相關知識的教學時，教師首先可以用多媒體展示水果的圖片吸引學生的注意力，并提出“把沒有成熟的香蕉和已經成熟的梨子用一個密封的袋子裝起來，然后就能否加快香蕉的成熟”的設問，激起學生思維的火花，引入“乙烯”的學習。

第二，交互式教學引導學生自主學習與探究。化學課堂教學中，教師利用信息技術等工具和手段，通過交互式教學，引導學生自主學習、自主探究，理解和掌握新知識，自主建構知識體系。教師在教學過程中要充分發揮信息技術的作用，培養學生的化學學科核心素養。

傳統教學方法中同分異構體的書寫的教學是邊講邊練，若引導學生利用信息技術工具ChemOffice繪制球棍模型、比例模型，一邊繪制模型一邊尋找其規律，能更好地培養他們的有序思維習慣。學生在熟練運用該軟件對有機物分子進行拆分及組合后，便能充分理解為什么物質的結構對物質的性質起到決定性作用。

第三，互動交流合作解決學習疑難問題。在化學課堂教學中，學生在教師的指引下，結合教學內容自主學習，生生合作探究，從而掌握新的教學內容和知識，發現并提出問題。教師利用信息化工具匯總學生提出的問題，組織和引導學生互動交流、活躍學生思維、培養學生的語言表達能力等，在互動交流中培養學生創新意識、探究能力以及競爭合作的情感和意識。

例如，在探究Cl2的制備與性質實驗時，教師可以提供自制的Flash動畫作為各學習小組探究學習的素材，讓學生們設計出最適合的實驗裝置。在合作探究中發現問題解決問題。

第四，利用信息載體開展拓展性學習。“互聯網+”條件下豐富的網絡資源（學科專題網站、教育資源庫、教學光盤等新媒體資料）使教學內容不再局限于教材、教參等傳統資料，而博客、微博、QQ、微信、微視等新興網絡平臺為師生提供了互動交流的平臺。在化學教學中，教師為學生提供自主學習和探究的參考資料，學生通過這些信息化載體完成教師布置的任務，進行自主學習，合作探究，開展拓展學習;教師利用信息化載體，第一時間掌握學生學習情況，及時調整其教學內容、策略和方法。

以教師為主導，以學生為中心，以信息技術為載體的信息技術與高中化學教學的深度融合這種全新的教學理念和教學手段，使教學方式、教學內容多元化，優化了化學課堂教學，達到教與學的雙贏。

[參考文獻]

周夢琪.信息技術與高中化學深度融合的探索[J].青少年日記（教育教學研究），2017（11）：176.

周丹，馮騫，符小文，等.信息技術與化學課程整合的研究與實踐[J].廣州化工，2019，47（07）：157-159.